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Página 1 BASES MOLECULARES DA BASES MOLECULARES DA CONSTITUIÇÃO CELULARCONSTITUIÇÃO CELULAR UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE BIOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA DISCIPLINA DE BIOLOGIA CELULAR Elementos mais Elementos mais abundantesabundantes Hidrogênio, Carbono, Oxigênio e Nitrogênio; CORPO HUMANO H __________ 63% O __________25,5% C __________ 9,5% N __________ 1,4% Ca __________ 3,5% Oxigênio, Silício, Alumínio e Calcio CROSTA TERRESTRE CROSTA TERRESTRE O ___________47% O ___________47% Si ___________ 28% Si ___________ 28% Al ___________7,9% Al ___________7,9% Fe ___________4,5% Fe ___________4,5% Ca ___________ 0,31% Ca ___________ 0,31% Página 5 Polímeros • Moléculas de alto peso (macromoléculas); • São constituídos por: Repetição de unidades menores chamadas monômeros. • EXEMPLOS Glicogênio (Glicose) Amido (Glicose)Glicogênio (Glicose) Amido (Glicose) A cadeia é composta por repetição de apenas uma unidade monomérica. Homopolímeros CLASSIFICAÇAO Glicogênio, Amido, poliestireno, entre outros. Página 7 A cadeia é composta por uma mistura de duas ou mais unidades monoméricas diferentes. Heteropolímeros Proteínas Aminoácidos. Ácidos Nucléicos Nucleotídeos Página 8 BiopolímerosBiopolímeros Polímeros encontrados naturalmente no seres vivos; MACROMÓLECULAMACROMÓLECULA UNID. FUNDAMENTALUNID. FUNDAMENTAL % DO PESO DA CÉLULA% DO PESO DA CÉLULA PROTEÍNAPROTEÍNA AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS 1515 ÁC. NUCLÉICOÁC. NUCLÉICO NUCLEOTÍDEOSNUCLEOTÍDEOS 77 CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS MONOSSACARÍDEOSMONOSSACARÍDEOS 33 LIPÍDIOSLIPÍDIOS ÁCIDOS GRAXOSÁCIDOS GRAXOS 22 BIOPOLÍMEROSBIOPOLÍMEROS Diversidade EstruturalDiversidade Estrutural Página 10 A diversidade dos polímeros é caracterizada pela A diversidade dos polímeros é caracterizada pela variedade de seus monômeros. variedade de seus monômeros. As proteínas As proteínas -- 20 Aminoácidos 20 Aminoácidos os ácidos nucléicos os ácidos nucléicos -- 5 nucleotideos Diversidade estruturalDiversidade estrutural Proteínas x Ácidos nucléicos Proteínas x Ácidos nucléicos A diversidade estrutural e funcional de um A diversidade estrutural e funcional de um polímeropolímero:: Hexoquinase SOR Colágeno A Molécula da ÁguaA Molécula da Água Água Abundante nos sistemas biológicos – Adulto jovem é cerca de 75% água – Evolução em torno das propriedades especiais da água Essencial à vida – Transporte de substâncias / Citosol – Termorregulação – Reagente – Meio de reação – Equilíbrio osmótico – Equilíbrio ácido-base A molécula da água: oxigênio e dois A molécula da água: oxigênio e dois átomos de hidrogênioátomos de hidrogênio Compartilhamento de elétrons:Compartilhamento de elétrons: hidrogênio “empresta” para o oxigênio, e ao hidrogênio “empresta” para o oxigênio, e ao mesmo tempo “pega emprestado” do oxigêniomesmo tempo “pega emprestado” do oxigênio átomo de oxigênio mais eletronegativo, atrai átomo de oxigênio mais eletronegativo, atrai mais os elétrons que o átomo de hidrogênio. mais os elétrons que o átomo de hidrogênio. Assimetria e a natureza dipolar Assimetria da ÁguaAssimetria da Água OsOs átomosátomos dada moléculamolécula dede águaágua encontramencontram--sese emem planosplanos diferentes,diferentes, sendosendo assim,assim, aa moléculamolécula dada águaágua éé assimétricaassimétrica.. Importância da sua Importância da sua natureza dipolarnatureza dipolar PermitePermite aa dissoluçãodissolução dede substânciassubstâncias cristalinascristalinas ee outrosoutros componentescomponentes iônicosiônicos.. Solvente Universal – Substâncias Iônicas – Alta constante dielétrica = 80 Água – Propriedades Microscópicas e Análise dinâmica da dissoluçãoAnálise dinâmica da dissolução composto que apresenta pela sua estrutura composto que apresenta pela sua estrutura uma distribuição de cargas não uniformesuma distribuição de cargas não uniformes Grupamento PolarGrupamento Polar Grupamento PolarGrupamento Polar SubstânciasSubstâncias queque interageminteragem ouou possuempossuem afinidadeafinidade comcom aa moléculamolécula dada águaágua.. Grupamento ApolarGrupamento Apolar SubstânciasSubstâncias queque nãonão possuempossuem afinidadeafinidade comcom aa moléculamolécula dada águaágua.. Grupamento apolar: compostos que Grupamento apolar: compostos que apresentam pela sua estrutura uma uniforme apresentam pela sua estrutura uma uniforme distribuição de carga.distribuição de carga. Moléculas AnfipáticasMoléculas Anfipáticas ApresentamApresentam umauma regiãoregião hidrofílicahidrofílica ee outraoutra hidrofóbicahidrofóbica simultaneamentesimultaneamente.. As principais ligações de coesão As principais ligações de coesão dos monômeros nos biopolímerosdos monômeros nos biopolímeros •Ligações peptídicas (fortes) Ligações NãoLigações Não--CovalentesCovalentes Ligações de HidrogênioLigações de Hidrogênio •Interações Hidrofóbicas (fracas) Importância Biológica das Importância Biológica das interações e interações e ligaçõesligações fracasfracas PermitePermite queque aa célulacélula alterealtere estruturas,estruturas, aumentandoaumentando aa suasua versatilidadeversatilidade ee aa eficiência,eficiência, semsem grandegrande gastogasto dede energiaenergia.. ProteínasProteínas .. Polímeros de aminoácidos que Polímeros de aminoácidos que se unem por ligações peptídicasse unem por ligações peptídicas Alto peso molecular Alto peso molecular 50% a 80% do peso seco celular50% a 80% do peso seco celular Maior diversidade funcionalMaior diversidade funcional AminoácidosAminoácidos Estrutura básicaEstrutura básica Ligação Peptídica Quanto a composição:Quanto a composição: SimplesSimples ConjugadasConjugadas Quanto a forma:Quanto a forma: GlobularesGlobulares FibrosasFibrosas ClassificaçãoClassificação Proteínas SimplesProteínas Simples ••São aquelas formadas apenas por São aquelas formadas apenas por aminoácidosaminoácidos AlbuminasAlbuminas GlobulinasGlobulinas HistonasHistonas Proteínas ConjugadasProteínas Conjugadas Proteínas Proteínas conjugadasconjugadas Grupo prostéticoGrupo prostético ExemploExemplo CromoproteínasCromoproteínas pigmentopigmento hemoglobina, hemoglobina, hemocianina e hemocianina e citocromoscitocromos FosfoproteínasFosfoproteínas ácido fosfóricoácido fosfórico caseína (leite)caseína (leite) GlicoproteínasGlicoproteínas carboidratocarboidrato mucina (muco)mucina (muco) LipoproteínasLipoproteínas lipídiolipídio encontradas na encontradas na membrana celular membrana celular e no vitelo dos e no vitelo dos ovosovos NucleoproteínasNucleoproteínas ácido nucléicoácido nucléico ribonucleoproteínas ribonucleoproteínas e e desoxirribonucleodesoxirribonucleo proteínasproteínas ProteínasProteínas globularesglobulares :: estruturaestrutura complexacomplexa ee sãosão maismais ouou menosmenos esféricasesféricas.. ExEx:: Hemoglobina,Hemoglobina, mioglobinamioglobina.. ProteínasProteínas FibrosasFibrosas :: estruturaestrutura formadaformada porpor longaslongas moléculasmoléculas maismais oo menosmenos retilíneasretilíneas.. ExEx:: QueratinaQueratina ee colágenocolágeno.. Nível de OrganizaçãoNível deOrganização Primário Primário SecundárioSecundário QuaternárioQuaternário TerciárioTerciário •• CaracterísticasCaracterísticas -- catalisadorescatalisadores -- especificidadeespecificidade -- unidades funcionais do metabolismounidades funcionais do metabolismo “Toda enzima é uma proteína, mas “Toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima”nem toda proteína é uma enzima” Características EnzimáticasCaracterísticas Enzimáticas SubstratoSubstrato Centro ativoCentro ativo CoCo--FatoresFatores CoenzimasCoenzimas HoloenzimasHoloenzimas ApoenzimasApoenzimas Anidrase carbônica II e íon de zinco ao centro Modelo tridimensional da coenzima NADH •• Modelos de interação entre enzima e substratoModelos de interação entre enzima e substrato -- Modelo da chaveModelo da chave--fechadurafechadura -- Modelo do encaixe induzidoModelo do encaixe induzido Enzima com e sem substratoEnzima com e sem substrato Fatores que interferem na Fatores que interferem na atividade enzimáticaatividade enzimática TemperaturaTemperatura pHpH Concentração da enzimaConcentração da enzima Concentração do substratoConcentração do substrato Regulação AlostéricaRegulação Alostérica Inibição enzimáticaInibição enzimática Inibição competitivaInibição competitiva Inibição enzimáticaInibição enzimática Inibição não Inibição não competitivacompetitiva LIPÍDIOS LIPÍDIOS LIPÍDIOS Biomoléculas Biomoléculas de alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. . Não apresentam grupo funcional comumNão apresentam grupo funcional comum São apolares / anfipaticosSão apolares / anfipaticos LIPÍDIOS Lipídios SimplesLipídios Simples : Ácidos Graxos + Álcool: Ácidos Graxos + Álcool Lipídios ComplexosLipídios Complexos : Ácidos Graxos + : Ácidos Graxos + Álcool + substância adicional ( P , N...) Álcool + substância adicional ( P , N...) CLASSIFICAÇAO DOS LIPÍDIOS ACIDOS GRAXOSACIDOS GRAXOS . . Saturados Saturados . Insaturados . Insaturados ENERGETICA – ISOLANTE TERMICO GlicerídiosGlicerídios : : Glicerina (álcool) + Glicerina (álcool) + ÁcÁc. . Graxo Graxo ESTRUTURAISESTRUTURAIS Membranas celulares.Membranas celulares. Fosfolipídios (Fosfolipídios (Fosfoglicerídeos e Esfingolipídios)Fosfoglicerídeos e Esfingolipídios) GlicolipídiosGlicolipídios EsteróisEsteróis ColesterolColesterol CERAS CERAS -- Impermeabilização Impermeabilização Cerídios: Cerídios: Álcool e Ác. Graxos superioresÁlcool e Ác. Graxos superiores Ceras Vegetais Ceras AnimaisCeras Vegetais Ceras Animais HORMÔNIOSHORMÔNIOS Esteróides : Esteróides : Anéis carbônicos ligados à Anéis carbônicos ligados à outros tipos de átomos. outros tipos de átomos. POLISSACARÍDEOSPOLISSACARÍDEOS Características:Características: Polímeros de monossacarídeos Polímeros de monossacarídeos Moléculas lineares ou ramificadas Moléculas lineares ou ramificadas Homopolímeros ( amido e glicogênio)Homopolímeros ( amido e glicogênio) FunçõesFunções Reserva nutritiva: Reserva nutritiva: -- Amido (células vegetais)Amido (células vegetais) -- Glicogênio (células animais)Glicogênio (células animais) Estruturais Estruturais –– informacionaisinformacionais -- Reconhecimento celularReconhecimento celular -- Constituição dos receptoresConstituição dos receptores -- GlicocálixGlicocálix (polissacarídeos + proteínas)(polissacarídeos + proteínas) -- Ligações estruturais entre citoplasmaLigações estruturais entre citoplasma-- matriz celularmatriz celular Estruturais Estruturais –– informacionaisinformacionais -- Celulose Celulose –– parede celularparede celular -- Quitina Quitina -- parede celular fungoparede celular fungo PolissacarídeosPolissacarídeos Amido Celulose Proteoglicanos Glicogênio ÁCIDOS ÁCIDOS NUCLÉICOSNUCLÉICOS 21/08/2013 78 21/08/2013 79 1. Conceito de Ácidos Nucléicos e sua Constituição Macromoléculas compostas por cadeias de Macromoléculas compostas por cadeias de monômeros denominados nucleotídeos;monômeros denominados nucleotídeos; • Polimerização de nucleotídeos 1. Conceito de Ácidos Nucléicos e sua Constituição PURICAS E PIRIMIDICAS PENTOSE 21/08/2013 81 PENTOSES 21/08/2013 82 2. Bases púricas e pirimídicas NucleotídeosNucleotídeos ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS 21/08/2013 84 DNADNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ComponentesComponentes:: NucleotídeosNucleotídeos DesoxirriboseDesoxirribose;; BasesBases nitrogenadasnitrogenadas –– Timina*Timina*;; GrupoGrupo fosfatofosfato;; LocalizaçãoLocalização:: EucariontesEucariontes:: núcleonúcleo;; ProcariontesProcariontes:: citoplasmacitoplasma;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA FunçõesFunções:: TransmissãoTransmissão dasdas característicascaracterísticas;; DesenvolvimentoDesenvolvimento ee funcionamentofuncionamento;; ArmazenarArmazenar asas informaçõesinformações;; FormaForma:: EstruturaEstrutura helicoidalhelicoidal:: dupladupla hélicehélice;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA DesnaturaçãoDesnaturação ee renaturaçãorenaturação dada moléculamolécula dede DNADNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ReplicaçãoReplicação ee autoauto--duplicaçãoduplicação;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ArranjoArranjo antiparaleloantiparalelo SequênciaSequência alternadaalternada dede açucaraçucar ee fosfatofosfato;; PolaridadesPolaridades opostasopostas;; LigaçõesLigações fosfodiésterfosfodiéster;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNADNA ArranjoArranjo antiparaleloantiparalelo ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA ComponentesComponentes11..NucleotídeosNucleotídeos 22..RiboseRibose 33..BasesBases nitrogenadasnitrogenadas –– UracilaUracila 44..GrupoGrupo fosfatofosfato ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA localizaçãolocalização NúcleoNúcleo citoplasmacitoplasma;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS:: 11..mRNAmRNA (mensageiro)(mensageiro) ComandaComanda aa síntesesíntese dede proteínasproteínas;; PosiçãoPosição dosdos aminoácidosaminoácidos;; FilamentoFilamento simplessimples;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA TranscriçãoTranscrição;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS 22..tRNAtRNA (transportador)(transportador) CapturaCaptura ee determinadetermina aa posiçãoposição dosdos aminoácidosaminoácidos;; FolhaFolha dede trevotrevo;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA tRNAtRNA dada fenilalaninafenilalanina;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS RNARNA TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS 33..rRNArRNA (ribossômico)(ribossômico) CombinaCombina--sese comcom oo mRNAmRNA;; FormaForma osos ribossomosribossomos;; RibossomasRibossomas;; ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS DNA e RNADNA e RNA ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS ÁcidosnucléicosÁcidos nucléicos ÁÁ CC II DD OO SS NN UU CC LL ÉÉ II CC OO SS
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